理解51单片机最小系统的工作原理
51单片机最小应用系统
概述
要想使用单片机,第一个要搭建的电路就是单片机的最小系统,有了这个最小系统单片机就可以去正常的工作,即使没有其他的外围电路(显示器啥的),也可以对单片机进行程序的编写,程序也可以在单片机里面正常的运行。其包括MCS-51系列芯片一块,(51初步认识)电源电路,时钟电路,复位电路。
51单片机最小系统原理图
最小系统用到的引脚
1、主电源引脚
VCC(40):电源输入,接+5V电源
GND(20):接地线
2、外接晶振引脚
XTAL1(19):片内振荡电路的输入端(片内反向放大器输入)
XTAL2(18):片内振荡电路的输出端(片内反向放大器输出)1
3、控制引脚
RST/VPP(9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期(如果用11.0592Mhz的晶振,一个机器周期为1us,一个机器周期等于12个时钟周期)的高电平将使单片机复位
4、EA‾\overline{\text{EA}}EA/VDD
片外ROM选用端。该引脚有效时(低电平)只选用片外ROM,否则计算机上电或复位后先用片内ROM。如果选择外部的存储器,太浪费单片机仅有的资源,所以这一脚永远接电源5V(如上图所示),使用单片机的内部存储器。
1.电源电路
任何的电子设备都需要给其供应相对应的工作电源才可以正常工作,此芯片可用+5V的直流电源供电
电源电路
2.时钟电路
单片机的芯片是数字电路芯片,数字芯片要想正常工作,都需要有一个基本的时钟基准,要在这个时钟脉冲的步调下去工作。时钟电路主要由外部的时钟晶振来提供(晶体振荡器产生一定频率的方波,单片机常用6MHz、11.0592MHz、12MHz),用作单片机内部各功能部件按序协调工作的控制信号,其周期称为时钟周期。
Y1为晶振,这个是无源晶振,配合单片机内部的振荡电路能够产生单片机工作的时钟基准。
电容的作用
- 辅助晶振起振
- 维持晶振稳定工作,过滤掉晶振部分的高频信号,让晶振工作的时候更加稳定。产生稳定的时钟信号。
3.复位电路2
复位电路使单片机从一个初始的状态去执行程序
复位电路
此图的为高电平复位,低电平正常工作, RST是复位端,单片机的振荡器工作时,该引脚上出现持续两个机器周期3的高电平就可以实现复位操作,使单片机回复到初始状态。上电时,考虑到振荡器有一定的起振时间,该引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。
实现高电平脉冲方法:电容充放电,上电瞬间,电容充电,RST为高电平复位;电容充满电,断路,RST为低电平。以此产生一段时间高电平再变成低电平,为单片机提供复位信号。
详细解释:当这个电路处于稳态时,电容起到隔离直流的作用,隔离了+5V,下边部分电路就没有电压差的产生,所以电容C1 以下部分的电位都是和GND 相等的,也就是 0V。
电容 C1 上方电压是 5V,下方是 0V,根据我们初中所学的知识,电容 C1 要进行充电,正离子从上往下充电,负电子从 GND 往上充电,这个时候电容对电路来说相当于一根导线,全部电压都加在了 R1 这个电阻上,那么 RST端口位置的电压就是 5V,随着电容充电越来越多,即将充满的时候,电流会越来越小,那RST 端口上的电压值等于电流乘以 R1 的阻值,也就会越来越小,一直到电容完全充满后,线路上不再有电流,这个时候RST 和 GND 的电位就相等了也就是 0V 了。这个单片机是高电平复位,低电平正常工作,所以正常工作的电压是 0V,没有问题。
原文所在:布尔青年连接
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外接晶体时,XTAL1与XTAL2各接晶体的一端,接外界晶体与片内发现放大器构成振荡器
添加链接描述 ↩︎复位电路描述更详细,这部分应用了这篇文章 ↩︎
6个时钟周期构成1个机器周期 ↩︎
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